جوشکاری لوله اهمیت بسیار زیادی دارد و نیازمند دقت بسیار بالایی می باشد. لوله های مختلف با کاربردهای متفاوتی هستند که نیاز به جوشکاری دارند، برای مثال جوش کاری لوله انتقال گاز دقت بسیار زیادی را می طلبد. عواملی مانند جنس لوله، نوع لوله، فشار وارده بر دیواره لوله و محل قرار گرفتن آن در هنگام جوشکاری لوله باید مورد توجه واقع شوند. برای تحت کنترل داشتن پروسه جوشکاری باید نکات ایمنی را در هنگام جوشکاری لوله رعایت کنید.
جوشکاری لوله به چه صورت انجام می شود؟
برای انجام عملیات جوشکاری ابتدا باید به آماده سازی اولیه لوله پرداخت. برای مثال لازم است قطعات را لبه سازی نمود یا پخ زد. سپس اولین قدم در جوشکاری لوله ایجاد یک نقطه جوش کامل و سپس سنگ زدن دو انتهای خال جوش ها جهت بدون عیب بودن پاس های پرکننده بعد است.
پس از به وجود آوردن خال جوش جهت موقعیت دهی مناسب لوله ها جوشکاری را آغاز می کنیم. پاس ریشه باید به گونه ایی زده شود که باعث ایجاد اتصالی یکنواخت در درز لوله ایجاد شود. سپس نوبت به زدن پاس های پر کننده و در نهایت پاس نما می رسد.
وضعیت جوشکاری چیست؟
در زمان جوشکاری، قطعات و ابزارها با توجه به ابعاد لوله و نوع جوشکاری، وضعیت های مختلفی دارند که همین امر سبب به وجود آمدن وضعیت جوشکاری می شود.
از مهم ترین پارامترهای جوشکاری می توان به وضعیت جوشکاری اشاره کرد. به همین دلیل برای راحت تر کار کردن در انواع حالت های جوشکاری باید وضعیت جوشکاری را یاد بگیرید. محل قرار گرفتن جوشکار بر اساس موقعیت محل جوش تعیین می شود. به همین دلیل وضعیت های جوشکاری ایجاد شدند تا بتوان راحت تر این کار را انجام داد. یک جوشکار حرفه ای باید تمامی تکنیک های جوشکاری را بداند و بتواند از آن ها در موقعیت های مختلف استفاده کند. در ادامه چند نمونه از وضعیت جوشکاری را برای شما شرح می دهیم.
انواع وضعیت جوشکاری
نحوه قرار گرفتن خط جوش و قطعه را وضعیت جوشکاری می گویند که عاملی مهم در انتخاب نوع جوشکاری می باشد. لازم به ذکر است که نحوه انجام جوشکاری نیز اهمیت بسیار زیادی دارد. وضعیت جوشکاری با توجه به کار روی سطوح صاف یا جوشکاری صفحه ای، نبشی لوله ای، نبشی و … متفاوت است و نیازمند جوشکار مخصوص به خود می باشد.
انواع وضعیت جوش شیاری
حالت لبه مربعی یا لبه گونیایی: در این وضعیت لبه قطعات در جوش یک طرفه و دو طرفه به شکل مربع در می آید.
حالت نیم جناغی: در این حالت یکی از طرفین به شکل لبه گونیا و دیگری به صورت یک طرفه و دو طرفه پخ داده خواهد شد.
حالت نیم لاله ای یا j شکل: در این حالت یکی از قطعات به شکل مربع و دیگری به صورت یک طرفه و دو طرفه به شکل j پخ داده می شود.
حالت لاله ای یا u شکل: در این حالت هر دو قطعه به شکل j یک طرفه و دو طرفه آماده برای جوش دادن می شوند.
حالت جناغی لبه گرد: در این حالت قطعه ها به صورت یک طرفه و دو طرفه به شکل منحنی در می آیند.
حالت لبه اریب: در این حالت هر دو قطعه به صورت یک طرفه یا دو طرفه به شکل مورب آماده جوشکاری می شوند.
انواع وضعیت جوش ماهیچه ای
حالت افقی: در صورتی که وضعیت جوشکار به صورت گوشه ای باشد، حالت افقی وضعیت جوش ماهیچه ای اتفاق می افتد. برای مثال جوشکاری در قسمت پایینی ستون ها و دیوارها بدین صورت انجام می شود.
وضعیت تخت: زمانی که دو ورق به صورت عمود بر هم قرار می گیرند از حالت جوشکاری تخت استفاده می شود. لازم به ذکر است که در این حالت جوشکاری ورق ها باید با افق زاویه ۴۵ درجه داشته باشد.
حالت عمودی: از دیگر وضعیت های جوشکاری ماهیچه ای می توان به موردی اشاره کرد که جوشکاری در حالت عمودی انجام می شود.
وضعیت بالا سر: در این وضعیت جوشکاری به صورت بالاسری و تخت صورت می گیرد.
تکنیک های لازم جوشکاری لوله
جوشکاری لوله مانند جوشکاری های معمولی می باشد اما تکنیک ها متعددی دارد که برای داشتن جوشکاری با کیفیت باید آن ها را بلد بود. در صورتی که این تکنیک ها را بلد باشید و بتوانید اجرا کنید، تست جوش شما و تست ها غیر مخرب NDT را با موفقیت می گذرانید. در این قسمت می خواهیم تکنیک های لازم برای جوش کاری لوله را به شما آموزش دهیم.
می دانید که لوله ها در سایز و ضخامت های متفاوتی در بازار موجود هستند. در نتیجه برای داشتن اتصال جوشی بین دو لوله باید از جوشکاری چند پاسه استفاده کرد. یعنی برای پر شدن درز لوله ها باید جوشکاری را در چند مرحله تکرار کرد. در جوشکاری چند پاسه به پاس اول، پاس ریشه یا Root pass و به پاس های بعد از آن که پر کننده هستند، پاس پرکن یا Filling Pass می گویند. در دستور کار جوشکاری WPS باید پاس های ریشه با فرآیندهایی انجام شود که نفوذ بالاتری دارند، برای مثال می توان از جوشکاری تیگ (TIG) برای پاس ریشه استفاده کرد و برای پاس پرکن علاوه بر جوشکاری تیگ می توان از جوشکاری با الکترودهای دستی، جوشکاری میگ و مگ و … به کار برد.
لازم به ذکر است که به آخرین پاس جوشکاری، پاس نما یا Cap Pass می گویند. جوشکار باید بتواند آخرین پاس جوشکاری را طوری بزند که نیازی به سنگ زنی برای فرم دهی به گرده جوش نباشد.
نکات مهم قبل از شروع فرایند جوشکاری لوله فولادی
قبل از شروع پروسه جوشکاری لوله جهت افزایش کیفیت جوش می بایست نکات زیر را مد نظر قرار داد.
- تمیز نمودن محل جوش و اطمینان از پاک شدن هرگونه مواد اضافی
- اطمینان از ایمنی کامل دستگاه جوشکاری
- برداشتن هر نوع مواد منفجره و تحریک پذیر از فضای جوشکاری
- استفاده از دستکش، عینک مخصوص، کلاه ایمنی و … جهت افزایش ایمنی کار
- انتخاب بهترین و مناسب ترین شیوه جوشکاری بر اساس نوع لوله
روش ها و فرایند جوشکاری لوله فولادی چگونه است؟
روش های بسیاری برای جوشکاری لوله فولادی در دسترس است که عبارتند از:
- جوشکاری لوله فولادی به روش قوس الکتریکی
- جوشکاری لوله فولادی با استفاده از گاز بی اثر
- جوشکاری لوله فولادی با استفاده از گاز بی اثر تنگستن
- جوشکاری لوله فولادی با بکارگیری شعله اکسی استیلن
- جوشکاری لوله فولادی به روش اتصال بوشنی جوشی (SW)
- جوشکاری لوله فولادی به روش اتصال رزوه ای یا پیچی (Scrd)
- جوشکاری لوله فولادی به روش اتصال جوشی لب به لب (BW)
نکته: هنگام آغاز پروژه جوشکاری جهت مدیریت هزینه می بایست علاوه بر تخمین هزینه جوشکاری، هزینه لوله را نیز مدنظر قرار دهید.
جوشکاری لوله فولادی به روش گرمایش الکتریکی چیست؟
جوشکاری لوله فولادی به این روش جز اولین و مهم ترین روش جوشکاری محسوب می شود. در جوشکاری لوله فولادی به روش گرمایش الکتریکی با کمک یک منبع تغذیه، یک قوس الکتریکی را به وجود می آورند تا پروسه جوشکاری لوله آغاز شود. این روش جوشکاری می بایست توسط یک متخصص و ماهر و با استفاده از مفتول و تفنگ مخصوص جوشکاری با الکترود انجام شود. طریقه کار به این شکل است که با استفاده از تفنگ فلزی، مفتول به عنوان جوش روی محل مورد نظر ذوب می شود. توجه داشته باشید الکترود مورد استفاده در فرایند جوش می بایست با نوع فلز سازگار باشد. بیشترین کاربرد این روش برای لوله های فولادی و اتصالات گالوانیزه موجود در فضای بسته، سازه های سنگین و ضخیم و همچنین لوله های مانیسمان است.
جوشکاری لوله فولادی با گاز بی اثر
جوشکاری لوله فولادی با استفاده از گاز بی اثر یا همان MIG یکی از متداول ترین شیوه های جوشکاری است. از این روش برای جوشکاری لوله هایی از جنس استیل ضدزنگ و آلومینیوم استفاده می شود. لازم به ذکر است که مراحل انجام این روش بسیار آسان و سریع است.
بررسی جوشکاری لوله فولادی با گاز بی اثر تنگستن
این نوع جوشکاری روشی بسیار تخصصی نسبت به سایر روش ها می باشد که به اسم TIG نیز شناخته می شود. هنگام انجام جوشکاری به این روش برای ایجاد قوس از یک الکترود تنگستن استفاده می شود. مزیت این روش این است که از براده و مواد زائد عملیات جوش خبری نیست و در نتیجه به تمیزکاری نقطه جوش نیاز نخواهد بود. از این رو این نوع جوشکاری به تمیزترین روش جوشکاری معروف است. از این روش می توان برای جوش دادن فلزات آلیاژی استفاده نمود.
جوشکاری لوله فولادی با شعله اکسی استیلن چیست؟
جوشکاری لوله فولادی با شعله اکسی استیلن تنها شیوه ایی است که قوس الکتریکی/ مغناطیسی تولید نمی کند. در این روش با استفاده از گاز استیلن و اکسیژن شعله ایی برای ذوب فلز به وجود می آید. در نتیجه در این نوع جوشکاری به دستگاه های دیگر نیاز نخواهد بود و فقط با استفاده از یک مشعل و تنظیم کننده مقدار مناسب ترکیب گاز استیلن و اکسیژن، عملیات آغاز می شود.
لازم به ذکر است که برای روشن نمودن مشعل، تنها باید از فندک اصطکاکی استفاده نمود. کاربرد این روش برای جوشکاری فلزاتی نظیر: فولاد، مس، آلومینیوم، برنز، قطعات کوچک و همچنین جوشکاری لوله مانیسمان می باشد.
توجه نمایید که روش های مورد استفاده در جوشکاری لوله فولادی در مقایسه با روش های جوشکاری لوله مانیسمان با یکدیگر تفاوت ندارند. از این رو برای جوشکاری لوله مانیسمان می توان از همه روش ها به ویژه از روش شعله اکسی استیلن استفاده کرد.
بررسی جوشکاری به روش اتصال بوشنی جوشی (SW)
در عملیات جوشکاری به روش اتصال بوشنی جوشی، قبل از شروع عملیات می بایست لوله را درون یک بوشن قرار داد و سپس لبه بوشن روی لوله جوش داده می شود. بنابراین در این نوع روش لوله مستقیما در معرض جوشکاری قرار نمی گیرد. یک قسمت اضافه پله مانند در بوشن وجود دارد که مانع ورود بیش از حد لوله می شود. بیشترین کاربرد این روش برای جوشکاری لوله هایی با سایز حداکثر ۲ اینچ است.
جوشکاری به روش اتصال پیچی یا رزوه ای (Scrd) چیست؟
یکی از روش های مورد استفاده در جوشکاری لوله، اتصال پیچی یا رزوه ای است به اسامی TE یا Scrd نیز معروف است. مزیت اصلی این روش دائمی نبودن نوع اتصال است. بنابراین پس از مونتاژ می توان آن ها را جدا نمود. این در حالی است که اصلی ترین عیب این روش احتمال وجود نشتی است. از این رو لازم است در این روش نقطه اتصال بعضی از قسمت ها را جوش داد تا کاملا آب بندی شود. توجه نمایید که جوش دادن و رزوه کردن لوله سبب کاهش ضخامت و در نتیجه نازک تر شدن لوله می شود. از این روش می توان برای نصب اتصالات یو پی وی سی نیز استفاده نمود.
بررسی جوشکاری به روش اتصال جوشی لب به لب (BW)
در این روش ۲ انتهای لوله را به شکل لب به لب روی یکدیگر قرار داده و سپس عملیات جوشکاری لوله ها را اجرا می کنند. روش اتصال جوشی لب به لب به عنوان روشی ساده و جهانی محسوب می شود که نه تنها برای جوشکاری لوله های فلزی بلکه برای اتصال لوله upvc و فلنج ها، قطعات ساختمانی و دریچه ها نیز به کار گرفته می شود. جوش های مورد استفاده در روش لب به لب عبارتند از: جوش مربعی، جوش شیار V، J، U و جوش شیار Y شکل، جوش شیار گلویی و جوش شیار جناقی.
لازم به ذکر است که دستگاه جوش پلی اتیلن درست مانند دستگاه جوش لب به لب دارای بیشترین کاربرد می باشند.
موقعیت دهی مناسب برای جوشکاری لوله
در جوشکاری دو حالت برای لوله وجود دارد، لوله ثابت و لوله چرخان. حالت لوله چرخان برای جوشکاری مناسب تر است زیرا وضعیت جوشکار به صورت ثابت می باشد و همین امر جوشکاری را سریع تر پیش می برد. اما باید بدانید که چرخان بودن لوله در اکثر موارد به دلیل وزن زیاد لوله و همچنین ثابت بودن دو سر آن ممکن نیست.
برای جوشکاری لوله به طول معمول دو حالت بیشتر از دیگر حالت ها مورد استفاده قرار می گیرند:
۱. جوشکاری 1G لوله چرخان: در این حالت جوشکار در حالت تخت قرار گرفته و قوسی را ایجاد می کند و سپس با حرکت انبر جوشکاری به قسمت جلویی لوله نیز دوران می کند و جوش با کیفیتی ایجاد خواهد شد.
۲. جوشکاری 5G لوله ثابت: در این نوع جوشکاری، جوشکار محیط جوش را به صورت فرضی به دو بخش نیم دایره ای تقسیم می کند. سپس انبر جوشکاری را حرکت داده و نیم دایره اول را جوش می دهد، بعد از آن با ادامه دادن حرکت جوش نیم دایره دوم نیز تکمیل می شود.
انواع حالت های جوشکاری لوله
۱. حالت افقی: در این حالت لوله می تواند به حالت ثابت و یا چرخشی باشد و همچنین جوشکاری به شکل افقی انجام می شود. برای مثال هنگام جوشکاری لوله های فولادی مورد استفاده در منتقل نمودن گاز این حالت جوشکاری بکار گرفته می شود.
۲. حالت تخت: این حالت دقیقا شبیه به حالت تخت در جوش کاری صفحه ای است اما با این تفاوت که در این حالت اپراتور از سمت بالا به لوله مسلط است و لوله دارای حالت دورانی می باشد.
۳. حالت عمودی: در این حالت در اغلب مواقع محور جوش ها عمودی هستند. بنابراین اپراتور جوشکار در موقعیت افقی جوشکاری انجام می دهد.
۴. حالت بالاسری: اپراتور در جوشکاری در وضعیت بالاسری، از سمت پایین اتصالات را جوش می دهد. در نتیجه نقطه جوشکاری بالای سر وی واقع می شود.
۵. حالت دوار: این وضعیت نیز درست شبیه وضعیت تخت است اما با این تفاوت که در حالت دوار لوله ثابت می باشد و اپراتور ناگزیر به چرخیدن به دور آن می باشد.
۶. حالت زاویه ۴۵ درجه: در این وضعیت محور لوله یک زاویه ۴۵ درجه افقی تشکیل می دهد. از این رو جوشکاری در این حالت بسیار سخت است.
آماده سازی اولیه برای جوشکاری لوله
قبل از جوشکاری باید دو لوله آماده شوند تا بتوانیم جوشکاری بدون عیب و نقص داشته باشیم. می دانید که فرآیند جوشکاری ذوبی مقدار محدودی از نفوذ را برای شما به ارمغان می آورد، به عنوان مثال فرآیند جوشکاری قوسی الکترود دستی تا ۴ میلی متر نفوذ در اختیار شما قرار می دهد و اگر بخواهید قطعه هایی با ضخامت زیاد را جوش دهید باید آن قطعه ها را لبه سازی کنید یا پخ بزنید. زمانی که دو قطعه را پخ بزنید می توان به راحتی با تکرار مراحل جوش، تمامی ضخامت لوله را جوشکاری کنید.
در جوشکاری لوله باید پخ V شکلی با زاویه ۳۷.۵ درجه و ریشه ۲ میلی متر ایجاد نمایید. سپس باید یک گپ مناسب در ۱.۸ اینجی بین دو لوله قرار گیرد تا ذوب به صورت کامل بین دو لوله انجام شود.
مراحل انجام جوشکاری لوله
مراحل جوشکاری لوله های فولادی عبارتند از:
۱. تمیز و براق نمودن لبه ها و داخل لوله با استفاده از برس دستی یا برقی
۲. جفت نمودن لوله ها با استفاده از کلمپس به نحوی که هر دو لوله در یک راستا قرار گرفته باشند و دارای high-low نباشند. تنظیم اندازه درز نقطه جوش.
۳. جوشکاری پاس اول به شکل سربالا. برداشت ۷۰ درصدی گیره های خارجی از پاس اول پس از تکمیل.
۴. سنگ زدن کامل ریشه اول برای از بین بردن سرباره جوش
۵. جوشکاری کامل پاس دوم به شکل سربالا
۶. برس زدن برای پاک نمودن سرباره پس از اتمام پاس دوم
۷. جوشکاری پاس نهایی (CAP). توجه نمایید که در این مرحله گرده جوش تماما محدب است و هرگز نباید پایین تر از سطح لوله قرار گیرد.
۸. برس زدن به منظور تمیز کردن سرباره پس از پاس نهایی
نحوه انجام جوشکاری لوله
برای داشتن یک جوش با کیفیت و بدون عیب و نقص باید لوله را با خال جوش در موقعیت ثابت نگه داریم. برای داشتن خال جوش های بهتر باید قطر لوله را به ۴ ربع دایره تقسیم کرده و سپس با خال جوش هایی به طول بیشتر از ۱ اینچ لوله ها را در وضعیت ثابت نگه دارید. حال برای داشتن پاس های پر کننده با کیفیت باید با استفاده از سنگ فرز، انتهای خال جوش ها را سنگ بزنید.
پس از ایجاد خال جوش باید پاس ریشه به صورتی زده شود تا اتصالی یکنواخت در مرز بین دو لوله شکل بگیرد. بعد از آن پاس های پرکن باید طبق دستورالعمل جوشکاری ایجاد شوند. داشتن توالی مناسب برای جوشکاری لوله اهمیت بسیار زیادی دارد.
جوشکاری لوله مانیسمان به چه صورت انجام می شود؟
لوله مانیسمان نوعی لوله فولادی بسیار پرکاربرد می باشد که بدون درز است. لازم به ذکر است که این لوله نسبت به لوله های درزدار قیمت بالاتری دارد اما به دلیل کاربرد و وزن ایده آل همچنان مورد توجه قرار گرفته است. درست است که این نوع لوله بدون درز است اما برای متصل کردن چند لوله مانیسمان به یکدیگر یا به لوله های دیگر مانند لوله زهکش احتمالا به جوشکاری نیاز می شود. جوشکاری لوله های مانیسمان با استفاده از گاز بی اثر و شعله اکسی استیلن انجام می شود.
نتیجه گیری
جوشکاری انواع لوله ها از اهمیت بسیاری برخوردار است و عدم دقت هنگام جوشکاری و یا انجام نادرست این کار می تواند خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد. از این رو پیشنهاد می کنیم اگر قصد انجام این کار را دارید ابتدا یک فرد متخصص و باتجربه را بیابید. یکی از نکات با اهمیت دیگر نیز خرید لوله و اتصالات باکیفیت است که باید به آن توجه ویژه ایی نمود.
سوالات متداول
۱. تفاوت جوشکاری لوله مانیسمان با دیگر لوله ها چیست؟
جوشکاری لوله مانیسمان در مقایسه با جوشکاری سایر لوله ها تفاوتی ندارد. به همین دلیل می توان از روش های مختلف برای جوشکاری لوله مانیسمان استفاده نمود.
۲. هنگام جوشکاری لوله، لوله ها در چند حالت قرار می گیرند؟
حالت جوشکاری لوله ها عبارت است از: افقی چرخشی، افقی ثابت، عمودی و جوشکاری به حالت ۴۵ درجه.
